Zusammenfassung: Dieser Artikel beschreibt anhand von Anwendungsbeispielen die funktionalen Anforderungen, die Planung der Systembedienschnittstelle, die E/A-Planung und Verdrahtung sowie die Methoden zur Fehlerbehebung des Servosystems einer CNC-Biegemaschine. 1 Aussehen und funktionale Anforderungen der Biegemaschine (siehe Abbildung 1) Die Biegemaschine verfügt über verschiedene Funktionen wie Ursprungssuche, Tippbetrieb, Einzelbetrieb, Dauerbetrieb, Einstellung der Hinteranschlaglänge, Programmiermodus, Parametereinstellung und automatischen Hilfsrückzug. Systemhardware: 1 TNC A3 CNC-System; 2 AC-Servotreiber und Servomotoren (je 750 W); 1 Encoder. Abbildung 1: Aussehen der Biegemaschine 2 Planung der Systembedienschnittstelle 2.1 Startbildschirm und Bedienbildschirm Nach dem Einschalten des Systems wird der Startbildschirm angezeigt (siehe Abbildung 2). Der Bedienbildschirm wird nach drei Sekunden aufgerufen. Der Bedienbildschirm ist in folgende Funktionsblöcke unterteilt (siehe Abbildung 3): (1) Titelleiste: Zeigt den Namen des Steuerungssystems an; (2) Aktueller Modus: Zeigt den aktuellen Systemmodus an; (3) Datenanzeige- und Einstellungsbereich: Zeigt Systemdaten an. Die Daten an der Cursorposition können über den Ziffernblock geändert werden. Die Cursorposition kann mit den Cursortasten bewegt werden. (4) Statusanzeigebereich: Zeigt Informationen wie Materialstoppgrenze, Servo-EIN-Status, Tippbetriebsstatus des Schiebermotors (Auf/Ab) und Ein-/Aus-Status der Ölpumpe an. (5) Eingabe- und Alarmanzeigebereich: Zeigt die Informationen des aktuellen Ziffernblocks an. Nach Eingabe der numerischen Daten wird durch Drücken der Taste „EINGABE“ der Wert an die Cursorposition verschoben und ist beim nächsten Datenabruf wirksam. Alarmmeldungen werden ebenfalls in diesem Bereich angezeigt und können durch Drücken der Taste „RÜCKSETZEN“ gelöscht werden. (6) Programmstatusanzeige: Zeigt an, ob sich das System im Betriebszustand befindet. (7) Funktionstastenanzeigebereich: Zeigt die Funktion jeder Funktionstaste im aktuellen Zustand an. Die hervorgehobene Anzeige signalisiert den aktuellen Status. Abbildung 2 Startbildschirm Abbildung 3 Funktionsbereich des Bedienbildschirms 2.2 Tippmodus Der Standardbildschirm des Systems ist der Tippmodus-Bildschirm (siehe Abbildung 4). Befindet sich das System in einem anderen Modus als Einzel- oder Dauerbetrieb, kehrt es nach Drücken der Reset-Taste zu diesem Bildschirm zurück. Auch bei einem Alarm, z. B. bei einer Fahrbewegung während der Programmausführung, kehrt das System zu diesem Bildschirm zurück. Abbildung 4. Tippmodus: Um den Nullpunkt zu finden, drücken Sie die Funktionstaste unterhalb der Nullpunkt-Taste. Der Hinteranschlag fährt rückwärts, um den Nullpunkt zu finden (siehe Abbildung 6). Er stoppt, sobald er den mechanischen Nullpunktschalter erreicht. Dies ist der mechanische Nullpunkt. Die Funktionstastenanzeige für den Nullpunkt wird hervorgehoben und signalisiert, dass die Rückfahrt zum Nullpunkt abgeschlossen ist. Alle vorherigen Aktionen sind ungültig. Daher muss die Rückfahrt zum Nullpunkt nach jedem Start durchgeführt werden, um eine genaue Positionierung des Hinteranschlags zu gewährleisten. Ölpumpenschalter: Durch Drücken der Funktionstaste unterhalb der Ölpumpe wird der Ölpumpenmotor gestartet und gestoppt. Dies zeigt an, dass die Ölpumpe gestartet ist. Die Statusanzeige zeigt die entsprechenden Informationen an. Dieser Motor versorgt das Hydrauliksystem mit Strom. Einzel-/Set-Funktionstasten: Diese dienen zum Umschalten zwischen den Betriebsmodi. Sie funktionieren nur, wenn die Rückführung in die Ausgangsposition abgeschlossen ist und der Hinteranschlag stillsteht. In diesem Modus kann der Schieber mithilfe der Fußschalter (je einer oben und unten) auf und ab bewegt werden. Die Tipp-Tasten X/Y steuern den Hinteranschlag, dessen Position in Echtzeit auf dem LCD-Bildschirm angezeigt wird. Befindet sich der Schieber in seiner Ausgangsposition, kann die Anschlaghöhe durch Tippen mit der Taste U/I verstellt werden (siehe Abbildung 5). Abbildung 5: Vorderansicht der Biegemaschine. Abbildung 6: Vereinfachte Seitenansicht der Biegemaschine. 2.3 Einzel-/Dauerbetrieb. Abbildung 7 zeigt den Arbeitsbildschirm des Systems. Nach der Rückführung in die Ausgangsposition im Tippbetrieb und der Überprüfung, ob die Ölpumpe eingeschaltet ist, kann zu diesem Bildschirm gewechselt werden. Standardmäßig ist der Einzel-/Dauerbetrieb eingestellt. In diesem Modus können Hinteranschlag und Schiebermotor auch im Stillstand der Maschine getippt werden. Die Bedienung entspricht der im Tippbetrieb. Abbildung 7: Bildschirm im Einzelschussmodus. Im Festlängenmodus muss eine feste Längenposition eingestellt werden. Hinweis: Die feste Längenposition darf nicht auf Null oder einen negativen Wert gesetzt werden. Beim Betätigen des Fußschalters startet das Programm, der Hinteranschlag fährt in die eingestellte Position und der Schieber beginnt mit dem Biegevorgang. Bevor der Schieber den unteren Sensor erreicht, senkt er sich schnell ab. Nach Erreichen des unteren Sensors verlangsamt er sich. Nun werden die Presszeit und die Hilfsrückfahrzeit gemessen. Nach Ablauf der Hilfsrückfahrzeit fährt der Hinteranschlag zurück. Die Hilfsrückfahrstrecke kann über die Parametereinstellungen festgelegt werden. Nach Ablauf der Presszeit schaltet das System in den Entlademodus. Nun startet die Entladezeitmessung. Nach dem Entladen hebt das System automatisch die obere Matrize an. Der Fußschalter kann nun losgelassen werden. Sobald der Schieber seinen höchsten Punkt erreicht hat, beginnt der Hinteranschlag mit der Neupositionierung und die Berechnung der oberen Stoppzeit. Erst nach Ablauf des oberen Stopptimers kann sich der Schieber nach unten bewegen, um den Biegevorgang fortzusetzen. Das System ist während des gesamten Vorgangs in Betrieb. In dieser Zeit sind die Tasten für Bildschirmumschaltung und Programmierung sowie die Tipptaste für den Hinteranschlag deaktiviert. Das System kann durch Betätigen des Fußschalters oder der Reset-Taste gestoppt werden. Im Einzeldurchgangsmodus kann nach der Parametereinstellung der kontinuierliche Modus durch Drücken der Funktionstaste für den kontinuierlichen Modus aktiviert werden (siehe Abbildung 8). Hierfür muss jedoch gleichzeitig der Fußschalter betätigt werden. In diesem Modus wiederholt das System den gesamten Biegevorgang (Positionierung des Hinteranschlags → schnelles Absenken des Schiebers → langsames Absenken → Hilfsrückzug → Pressen → Entlasten → Rückkehr in die Ausgangsposition → oberer Stopp → Positionierung des Hinteranschlags → …) kontinuierlich, ohne dass der Fußschalter betätigt werden muss. Auch in diesem Modus kann das System durch Betätigen des Fußschalters oder der Reset-Taste gestoppt werden. Abbildung 8: Bildschirm im kontinuierlichen Modus. Sowohl im Einzel- als auch im Dauerbetrieb können Parameter wie Stoppzeit, Anpresszeit, Hilfsrückzugszeit, Entladezeit und die Position der festen Länge in jedem Zustand zurückgesetzt werden. Die Änderungen werden wirksam, sobald das System diese Parameter erneut einliest. 2.4 Programmierung Das System ist standardmäßig im Modus der festen Länge eingestellt. Um in den Programmiermodus zu gelangen, wechseln Sie zunächst in den Einzelbetrieb. Stellen Sie sicher, dass das System gestoppt ist, und wechseln Sie durch Drücken der Programmiertaste zum Bildschirm in Abbildung 2-8. Abbildung 9: Programmierbildschirm . Stellen Sie zunächst die Anzahl der Biegungen ein und bewegen Sie den Cursor anschließend mit den Cursortasten zur Position jedes Biegungsstopps. Beachten Sie, dass der eingestellte Positionswert nicht null oder negativ sein darf, um Fehler zu vermeiden. Nachdem Sie alle Daten eingegeben haben, drücken Sie die Zurück-Taste, um zum Einzelbiegungsbildschirm zurückzukehren. Die Funktionstastenanzeigen sind nun hervorgehoben und zeigen an, dass Sie sich im Programmiermodus befinden. Sie können das Programm nun durch Betätigen des Fußschalters starten. Der Ablauf und die Bedienung sind identisch mit dem Festbiegungsmodus. Es stehen außerdem der Einzelbiegungs- und der Dauerbetriebsmodus zur Verfügung. Der gesamte Ausführungsprozess läuft wie folgt ab: Der Hinteranschlag wird an der ersten Faltposition positioniert → der Schieber senkt sich schnell ab → senkt sich langsam ab → Hilfsrückzug → Oberdruck → Entlastung → Rückkehr in die Ausgangsposition → oberer Anschlag → der Hinteranschlag wird an der nächsten Faltposition positioniert → ... Nach Abschluss der eingestellten Anzahl an Biegungen wird der Hinteranschlag wieder an der ersten Faltposition positioniert, um mit dem Biegen fortzufahren. Die maximale Anzahl an Biegungen kann auf 100 eingestellt werden. Das Umblättern der Seiten erfolgt mit den Tasten Bild auf/Bild ab. 2.5 Parametereinstellungen Im Point-and-Click- oder Einzelbildmodus können Sie, sobald der Systemstopp bestätigt ist, durch Drücken der Funktionstaste (siehe Abbildung 10) zum Parametereinstellungsbildschirm wechseln. In diesem Bildschirm können Sie verschiedene Parameter des Biegemaschinensystems einstellen, z. B.: obere Stoppzeit, Oberdruckzeit, Hilfsrückzugszeit, Entlastungszeit, Hilfsrückzugsweg und Anschlaggeschwindigkeit. Abbildung 10: Parametereinstellungsbildschirm. Wenn die oben genannten Parameter auf Null gesetzt sind, bedeutet dies, dass die entsprechende Aktion oder Funktion deaktiviert ist. Beispielsweise bedeutet die Einstellung der oberen Stoppzeit auf Null, dass keine Wartezeit am oberen Stopp vorhanden ist; die Einstellung des Hilfsrückzugswegs auf Null bedeutet, dass die Hilfsrückzugsfunktion nicht benötigt wird. Es ist jedoch wichtig zu beachten, dass die Geschwindigkeit des Hinteranschlags nicht auf Null gesetzt werden darf; andernfalls bewegt sich der Hinteranschlag im laufenden Betrieb nicht. Sollte sich der Hinteranschlag nicht bewegen, überprüfen Sie zunächst, ob die Geschwindigkeit des Hinteranschlags ungleich Null ist. Nach der Parametereinstellung können Sie durch Drücken der Tipp- oder Funktionstaste zum entsprechenden Modusbildschirm wechseln. 3. E/A-Planung und Verdrahtung E/A-Planung (siehe Tabelle 1) Tabelle 1: E/A-Tabelle Das System steuert 5 hydraulische Magnetventile zur Ausführung verschiedener Aktionen des Schiebers (Ausgang 0–4). Die spezifischen Aktionen und die zugehörige E/A-Zuordnungstabelle sind in Tabelle 2 dargestellt. Tabelle 2: Aktion des hydraulischen Magnetventils. Tabelle 4: Fehlersuche. 4.1 Behandlung von Endlagenalarmen. Wenn die Hinteranschlagbewegung auf positive oder negative Endlagen trifft, schaltet das System Servo ON ab und verhindert so den weiteren Lauf des Hinteranschlag-Servomotors. Dadurch wird der Hub geschützt. Bei einem Endlagenalarm leuchtet die entsprechende Warnleuchte im Statusanzeigebereich auf, sodass Sie feststellen können, ob es sich um einen positiven oder negativen Endlagenalarm handelt. Die Servo-ON-Signalanzeige ist in diesem Fall deaktiviert. Gehen Sie wie folgt vor, um den Alarm zu löschen: Drücken Sie die Reset-Taste, um die Alarminformationen zurückzusetzen und zu löschen. Halten Sie die Starttaste gedrückt. Die Servo-ON-Signalanzeige leuchtet nun auf. Sie können die Hinteranschlags-X/Y-Tasten verwenden, um den Hinteranschlag von der Endlagenschalterposition wegzubewegen. Um Bedienungsfehler zu vermeiden, ist die Drehrichtung der Jog-Taste bei positiven und negativen Endlagenalarmen gesperrt. Sobald die Statusanzeigen für die positiven und negativen Endlagen deaktiviert sind, können Sie die Starttaste loslassen. Nach der Bearbeitung führen Sie bitte die Rückführung in die Ausgangsposition erneut durch. 4.2 Keine Hinteranschlagsbewegung: Bitte überprüfen Sie die Hinteranschlagsgeschwindigkeit in den Parametereinstellungen. Sie sollte nicht null sein. 5. Fazit: Die Kombination aus Delta-Servoantrieb und TNC-Biegemaschinensteuerung bietet Kunden eine kostengünstige und umfassende Steuerungslösung.